Pourquoi utiliser CES Edupack?

•C’est un outil d’aide à la conception, utilisé dans le cadre de la formation TS CPI (Conception de Produits Industriels) au lycée Couffignal à Strasbourg.

En cours de formationDans le cadre de projets industriels.

•Il développe un esprit ouvert pour les étudiants:Un problème de conception n’a pas une solution unique exacte, mais souvent plusieurs solutions plus ou moins performantes.

•Il permet de faire des choix rationnels.

•Il assure des liens entre :FONCTION – MATERIAU – PROCEDE – GEOMETRIE

Stratégie* de choix avec CES Edupack:

•Revue : Valeurs limites ( mini, Maxi) à ne pas dépasser

•Classement: Indices de performancesReprésentation sous forme de diagrammes dans lesquels plusieurs propriétés sont regroupées. Exemple: Résistance/Poids.

Fonction: Choisir le mode dominant de chargementObjectif: Minimiser la masse ou minimiser le coût (.Cm) ou minimiser l’impact environnemental (.Ie) (Énergie nécessaire à la production, Dioxyde de

carbone rejeté, recyclable)

Contraintes: Définir les variables spécifiées et libres.

•Conditions locales: Proximité fournisseur, sous-traitant,existence d’une expertise d’un équipement dans l’entreprise,…

•Informations complémentaires: disponibilité, coût, impact environnementales,…

*: d’après l’ouvrage: « CHOIX DES MATERIAUX EN CONCEPTION MECANIQUE » Michael F.Ashby

CES Edupack

•Revue :

•Classement:

•Conditions locales

Modeleur volumique:Pro_Engineer

Cahier des charges fonctionnel

Fonction

Objectif

Contraintes

Indices de performances

Détermination des facteurs de forme: Ø

Dessin d’une section - géométrie

Ensemble de solutions

Etude d’optimisation avec Pro_Engineer

Niveaux

Tableaux – cas simplesdans l’aide CES Depth / MaterialUniverse

Fonctions de services

Critères

Flexibilité

Méthode de travail:

Choix d’une solution

Rigidité

Valeurs limites

Étude de cas: Poutre soumise à une sollicitation de flexion:

Cas de la rigidité – sollicitation en flexion:

Facteur de forme ( performance géométrique):eF

2

0 0 33

12

12

e FF

F

S I I I b

S I Ab h

Rapport de rigidité avant et après structuration. Rapport entre la rigidité d’une section et la rigidité d’une section de base de même aire.

b

h

3

212

eFA

Ib

2( ) 3. ( ) ( )

12

eFLog I Log A Logb

Diagramme de sélection

1 3F

F E IS C

L

Indice de performance et de géométrie:

Fonction: Supporter un effort réparti sur une poutre sur deux appuis.

Objectif: Minimiser la masse de la poutre.

Contraintes: Supporter la charge sans trop se déformer.Variables spécifiées: b largeur de la poutre , L: longueur de la poutrevariable libre: h hauteur de la géométrie

Cas de la rigidité – sollicitation en flexion:

3

131 1

3 3 2 3 212 12

eFe

F

mC E

LC E I C E AFS

L L b L b

Écriture de la fonction objectif:

1/33 2

1 1 2 31/31

12 1( ) ( ). ( )

( )eF

S L bm L f F f G f M

C E

1/ 2

1/3

1/3

1

1/ 2

( )eeFF

eF

E

EM

Indice de performance et de géométrie:

Diagramme de sélection 0.5 0.5

1( / ) 3. ( / ) 3 ( )e eF FLog E Log Log M

Cas de la résistance – sollicitation en flexion:Facteur de forme ( performance géométrique):

fF

Rapport de résistance avant et après structurationRapport: du moment de flexion de rupture appliqué à une section sur le moment de flexion de rupture appliqué à une section de base de même aire.

b

h0 0

eF

Mf Z

Mf Z

Mf MfI Zv

3

0 20

2.122.

6.

b h

I AZ

h h b

2

.6.

fF

AZ

b

( ) 2. ( ) ( )6

fFLog Z Log A Logb

Diagramme de sélection

Indice de performance et de géométrie:

Fonction: Supporter un effort réparti sur une poutre sur deux appuis.

Objectif: Minimiser la masse de la poutre.

Contraintes: Supporter la charge sans endommagement.Variables spécifiées: b largeur de la poutre , L: longueur de la poutrevariable libre: h hauteur de la géométrie

Cas de la résistance – sollicitation en flexion:

2

. .6.

fF f

AMf

b

1/ 2

1/ 2

2 1/ 2

6. . 1. . . 6. . . .

. .f fF f F f

b Mfm A L L bMf L

1/ 2

2

.fF fM

Indice de performance et de géométrie:

Diagramme de sélection2( / ) 2. ( / ) 2 ( )f ff F FLog Log Log M

Contrainte géométrique: hMaxi Maxih h

1/33

1

12.

. Maxi

L Sh

C E b

Relation en rapport avec la rigidité:

3

min 31

12.

. .iMaxi

L SE E

C b h

Relation en rapport avec la résistance:

3

1

13 3

12b h

C EC E IF

SL L

2

6.

.

Mf MfI b hv

1/ 26.

. Maxi

Mfh

b

min 2

6.

.iMaxi

Mf

b h

Méthode systématique de traitement des contraintes multiples:Dresser un tableau récapitulatif avec:

Matériaux E Re m1 m2 Max(m1, m2)

Sélectionner la ou les valeurs minimales à retenir.

Autres méthodes: méthode des facteurs de pondération, méthode en utilisant la logique flou.

•Choisir le groupe des matériaux: légers et rigidesPuis choisir le groupe des matériaux: légers et résistantsChoisir les éléments communs.•Tracer M1=f(M2)

Méthode de sélection par application successive des limites de propriété et des indices:

La poutre doit satisfaire les deux contraintes

C’est celui qui satisfait toutes les contraintes.

rigidité résistance

Recherche de géométrie:

Matériau: EN AW-6060Section: 40x20x1.5Flèche: = 1.85 [mm]m=266[g]Ce qui nous donne la rigidité, sur le produit actuel, pour l’étude CES Edupack.

Étude d’optimisation avec un modeleur volumique: Pro_Engineer Wildfire3.0

Résultats de l’optimisation:Épaisseur: e = 1[mm]Hauteur: h = 24 [mm]Masse: m =195 [g]

Épaisseur: e = 1.5[mm]Hauteur: h = 20 [mm]Masse: m =266 [g]

Section polygonale.Flèche: = 1.18 [mm]m=271[g]

Épaisseur: e = 1.5[mm]Hauteur: h = 20 [mm]Masse: m =266 [g]Flèche: = 1.85 [mm]